(57)【要約】【課題】本発明では、アルコール濃度センサーを使用せずに、画像形成装置のような負荷変動の激しい電子機器に対しても、安定した出力を供給することの可能な燃料電池システムを提供する。【解決手段】本発明の燃料電池では、燃料電池出力および温度から、燃料中のアルコール濃度を算定し、この結果に基づいて、燃料ポンプおよび／または水ポンプを作動させ、混合タンクのアルコール濃度を制御する。また燃料電池システムには、外部電子機器等の負荷が変動しても燃料電池側の出力電流または出力電流が一定に維持される回路手段が設けられる。従って電子機器側で消費する電流が著しく変化しても、燃料電池出力電流はこの影響を受けず、結果的に燃料電池出力は、燃料電池の温度とアルコール濃度で決まる一定値となる。【選択図】図6
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料電池本体と、燃料源であるアルコールの貯蔵タンクと、該貯蔵タンクに燃料ポンプを介して連結され、アルコールと水を含む燃料を前記燃料電池本体に供給する混合タンクと、前記燃料ポンプの動作を制御して燃料電池出力を制御する制御手段を有する燃料電池システムであって、
前記制御手段は、燃料電池本体の温度および出力電圧または出力電流に基づいて、前記燃料ポンプの動作を制御することを特徴とする燃料電池システム。
【請求項２】
燃料電池本体と、燃料源であるアルコールの貯蔵タンクと、該貯蔵タンクに燃料ポンプを介して連結され、アルコールと水を含む燃料を前記燃料電池本体に供給する混合タンクと、前記燃料ポンプの動作を制御して燃料電池出力を制御する制御手段を有し、外部機器の制御回路に接続され、前記外部機器を駆動する燃料電池システムであって、
当該燃料電池システムは、前記外部機器の負荷変動によらず、燃料電池本体からの出力電流を一定に維持する回路手段を有し、
前記制御手段は、燃料電池本体の温度および出力電圧に基づいて、前記燃料ポンプの動作を制御することを特徴とする燃料電池システム。
【請求項３】
燃料電池本体と、燃料源であるアルコールの貯蔵タンクと、該貯蔵タンクに燃料ポンプを介して連結され、アルコールと水を含む燃料を前記燃料電池本体に供給する混合タンクと、前記燃料ポンプの動作を制御して燃料電池出力を制御する制御手段を有し、外部機器の制御回路に接続され、前記外部機器を駆動する燃料電池システムであって、
当該燃料電池システムは、前記外部機器の負荷変動によらず、燃料電池本体からの出力電圧を一定に維持する回路手段を有し、
前記制御手段は、燃料電池本体の温度および出力電流に基づいて、前記燃料ポンプの動作を制御することを特徴とする燃料電池システム。
【請求項４】
前記出力電流を一定に維持する回路手段は、定電流装置と蓄電装置で構成され、定電流装置は、燃料電池本体の出力側から見て最上流側に、前記外部機器の制御回路と直列に燃料電池本体と接続され、蓄電装置は、定電流装置を介して燃料電池側から供給される電流と蓄電装置からの電流が合流して、前記外部機器の制御回路に供給されるよう燃料電池本体と並列に接続されることを特徴とする請求項２に記載の燃料電池システム。
【請求項５】
前記出力電流を一定に維持する回路手段は、電流センサー、蓄電装置および電流制御装置で構成され、電流センサーは、燃料電池本体の出力側から見て最上流側に、前記外部機器の制御回路と直列に接続され、蓄電装置は、電流センサーを介して燃料電池側から供給される電流と蓄電装置からの電流が合流して、前記外部機器の制御回路に供給されるよう燃料電池本体と並列に接続され、電流制御装置は、蓄電装置と直列に、燃料電池出力側から見て蓄電装置よりも上流側に接続され、電流センサーからの電流信号に応じて、蓄電装置の充放電量を制御することを特徴とする請求項２に記載の燃料電池システム。
【請求項６】
さらに、蓄電装置からの放電電流を電流制御装置からバイパスさせるダイオードを有することを特徴とする請求項５に記載の燃料電池システム。
【請求項７】
前記出力電圧を一定に維持する回路手段は、電流センサー、蓄電装置および電流制御装置で構成され、電流センサーは、燃料電池本体の出力側から見て最上流側に、前記外部機器の制御回路と直列に接続され、蓄電装置は、電流センサーを介して燃料電池側から供給される電流と蓄電装置からの電流が合流して、前記外部機器の制御回路に供給されるよう燃料電池本体と並列に接続され、電流制御装置は、蓄電装置と直列に、燃料電池出力側から見て蓄電装置よりも上流側に接続され、燃料電池本体の出力電圧に応じて、蓄電装置の充放電量を制御することを特徴とする請求項３に記載の燃料電池システム。
【請求項８】
さらに、蓄電装置からの放電電流を電流制御装置からバイパスさせるダイオードを有することを特徴とする請求項７に記載の燃料電池システム。
【請求項９】
前記制御手段は、所定の時間間隔で、電流制御装置を短絡させることを特徴とする請求項６または８に記載の燃料電池システム。
【請求項１０】
定電流装置と並列に接続されるスイッチ回路を有し、前記制御手段は、所定の時間間隔でスイッチ回路を閉じ、定電流装置とスイッチ回路側で燃料電池本体からの電流の流れを切り替えることを特徴とする請求項４に記載の燃料電池システム。
【請求項１１】
前記制御手段は、所定の時間間隔で定電流装置を短絡させることを特徴とする請求項４に記載の燃料電池システム。
【請求項１２】
前記蓄電装置は二次電池であることを特徴とする請求項４乃至１１のいずれかに記載の燃料電池システム。
【請求項１３】
前記請求項のいずれか一つに記載の燃料電池システムを備える電子機器。
【請求項１４】
前記請求項のいずれか一つに記載の燃料電池システムを備える画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は燃料電池システムに関し、特にアルコールを燃料とする燃料電池システムに関する。本発明はさらに、そのような燃料電池システムを備える電子機器および画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
燃料電池は、水素と酸素から水が生成されるときの反応を利用してエネルギーを得ることのできる電源装置であり、これまで多くのタイプのものが開発され、実用化されている。
【０００３】
燃料電池のタイプの１つに、燃料としてアルコールを使用する燃料電池（例えばＤＭＦＣ（DirectMethanol Fuel Cell）直接メタノール型燃料電池等）があり、これは車両用、電子機器用電源としての利用が期待されている。
【０００４】
このようなアルコール利用型の燃料電池においては、通常メタノールのようなアルコールと水を含む液体混合燃料がタンク等に貯蔵された状態で循環使用される。混合燃料は燃料電池に供給され、電池から排出された後、タンクに戻されるが、混合燃料中のアルコールは、燃料として電池内で消費されるため、燃料電池の稼動に伴い、タンク内の液体中のアルコール濃度は、徐々に低下していく。しかしながら燃料電池の出力電圧、出力電流は、燃料中のアルコール濃度に依存するため、供給燃料中のアルコール濃度が低下すると、出力も低下してしまう。
【０００５】
従って、燃料電池出力を安定に稼動させるためには、タンク内の混合燃料のアルコール濃度を監視して、これを制御する必要がある。通常、このような制御を可能にするため、タンクにはアルコール濃度測定用のアルコールセンサーが設置され、タンク中のアルコール濃度が低下した場合、別のアルコール貯蔵源から必要量のアルコールがタンクに供給される(特許文献１参照)。
【特許文献１】特開平11-352089号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、アルコールセンサーを設置する場合、その空間を燃料電池システムの内部に確保する必要があり、システム全体の小型化、軽量化が図れないという問題がある。またアルコールセンサー自体が高額であるため、センサーを使用すると燃料電池システムの高コスト化につながるという問題がある。
【０００７】
また、電子機器の中には、電力消費量が使用中に大きく変動するものがある。例えば、電子写真方式の画像形成装置では、定着ローラにおける熱定着の際の点灯時に大量の電力を瞬間的に消費する。また、インクジェット方式の画像形成装置では、プリント動作中、電流が変動し、キャリッジの移動開始時、または用紙等の記録媒体の送り開始時には電流は急激に増大する。従って、燃料電池システムをこれらの装置の電源として使用した場合、センサーによりアルコール濃度を一定に制御しても、大きな負荷が加わった時に、燃料電池に電流値に対応した電圧降下が発生し、出力電圧が変動してしまうという問題がある。
【０００８】
本発明は以上のような課題に鑑みなされたものであり、アルコール濃度センサーを使用せずに、画像形成装置のような負荷変動の激しい電子機器に対しても、安定した出力を供給することの可能な燃料電池システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記の課題を解決するため本発明では、
燃料電池本体と、燃料源であるアルコールの貯蔵タンクと、該貯蔵タンクに燃料ポンプを介して連結され、アルコールと水を含む燃料を前記燃料電池本体に供給する混合タンクと、前記燃料ポンプの動作を制御して燃料電池出力を制御する制御手段を有する燃料電池システムであって、前記制御手段は、燃料電池本体の温度および出力電圧または出力電流に基づいて、前記燃料ポンプの動作を制御することを特徴とする燃料電池システムが提供される。
【００１０】
また本発明では、
燃料電池本体と、燃料源であるアルコールの貯蔵タンクと、該貯蔵タンクに燃料ポンプを介して連結され、アルコールと水を含む燃料を前記燃料電池本体に供給する混合タンクと、前記燃料ポンプの動作を制御して燃料電池出力を制御する制御手段を有し、外部機器の制御回路に接続され、前記外部機器を駆動する燃料電池システムであって、当該燃料電池システムは、前記外部機器の負荷変動によらず、燃料電池本体からの出力電流を一定に維持する回路手段を有し、前記制御手段は、燃料電池本体の温度および出力電圧に基づいて、前記燃料ポンプの動作を制御することを特徴とする燃料電池システムが提供される。
【００１１】
さらに本発明では、
燃料電池本体と、燃料源であるアルコールの貯蔵タンクと、該貯蔵タンクに燃料ポンプを介して連結され、アルコールと水を含む燃料を前記燃料電池本体に供給する混合タンクと、前記燃料ポンプの動作を制御して燃料電池出力を制御する制御手段を有し、外部機器の制御回路に接続され、前記外部機器を駆動する燃料電池システムであって、当該燃料電池システムは、前記外部機器の負荷変動によらず、燃料電池本体からの出力電圧を一定に維持する回路手段を有し、前記制御手段は、燃料電池本体の温度および出力電流に基づいて、前記燃料ポンプの動作を制御することを特徴とする燃料電池システムが提供される。
【００１２】
このような燃料電池システムにおいては、アルコールセンサーを設置しなくても、燃料電池本体の出力電圧または出力電流の値と温度から燃料アルコール濃度を予測することが可能となる。また本発明の燃料電池システムには、出力電流または電圧を一定に維持する回路手段が設けられているため、外部機器側で消費する電流が著しく変化しても、燃料電池側はこの影響を受けない。従って負荷変動の激しい外部機器の電力供給源に使用した場合も、同様に燃料アルコール濃度を予測することが可能となる。
【００１３】
本発明の燃料電池システムにおいて、前記出力電流を一定に維持する回路手段は、定電流装置と蓄電装置で構成され、定電流装置は、燃料電池本体の出力側から見て最上流側に、前記外部機器の制御回路と直列に燃料電池本体と接続され、蓄電装置は、定電流装置を介して燃料電池側から供給される電流と蓄電装置からの電流が合流して、前記外部機器の制御回路に供給されるよう燃料電池本体と並列に接続されても良い。
【００１４】
あるいは本発明の燃料電池システムにおいて、前記出力電流を一定に維持する回路手段は、電流センサー、蓄電装置および電流制御装置で構成され、電流センサーは、燃料電池本体の出力側から見て最上流側に、前記外部機器の制御回路と直列に接続され、蓄電装置は、電流センサーを介して燃料電池側から供給される電流と蓄電装置からの電流が合流して、前記外部機器の制御回路に供給されるよう燃料電池本体と並列に接続され、電流制御装置は、蓄電装置と直列に、燃料電池出力側から見て蓄電装置よりも上流側に接続され、電流センサーからの電流信号に応じて、蓄電装置の充放電量を制御しても良い。この場合さらに、蓄電装置からの放電電流を電流制御装置からバイパスさせるダイオードを設置しても良い。
【００１５】
また上記の燃料電池システムにおいて、前記出力電流を一定にする回路手段は、定電流装置と蓄電装置で構成され、定電流装置と並列に接続されるスイッチ回路を有し、前記制御手段は、所定の時間間隔でスイッチ回路を閉じ、定電流装置とスイッチ回路側で燃料電池本体からの電流の流れを切り替えるものであっても良い。あるいは前記制御手段によって、所定の時間間隔で定電流装置を短絡させても良い。
【００１６】
これにより定電流装置で生じる電力ロスを有意に抑制することができる。
【００１７】
また本発明の燃料電池システムにおいて、前記出力電圧を一定に維持する回路手段は、電流センサー、蓄電装置および電流制御装置で構成され、電流センサーは、燃料電池本体の出力側から見て最上流側に、前記外部機器の制御回路と直列に接続され、蓄電装置は、電流センサーを介して燃料電池側から供給される電流と蓄電装置からの電流が合流して、前記外部機器の制御回路に供給されるよう燃料電池本体と並列に接続され、電流制御装置は、蓄電装置と直列に、燃料電池出力側から見て蓄電装置よりも上流側に接続され、燃料電池本体の出力電圧に応じて、蓄電装置の充放電量を制御しても良い。この場合さらに、蓄電装置からの放電電流を電流制御装置からバイパスさせるダイオードを設置しても良い。
【００１８】
さらに本発明の燃料電池システムにおいて、前記ダイオードを設置した場合は、前記制御手段によって、所定の時間間隔で、電流制御装置を短絡させても良い。
【００１９】
これにより電流制御装置で生じる電力ロスを有意に抑制することができる。
【００２０】
なおこのような本発明に用いられる前記蓄電装置は、二次電池であっても良い。
【００２１】
さらに本発明では、上述の燃料電池システムを備える電子機器、例えば画像形成装置が提供される。
【発明の効果】
【００２２】
本発明により、アルコール濃度センサーを設置しなくても、アルコール濃度の算定を行うことが可能となり、燃料電池システムからの安定な電力供給が可能となる。また本発明の燃料電池システムを負荷変動の激しい電子機器の電力供給源に使用しても、同様に安定な電力供給が可能となる。さらに燃料電池システムを小型、軽量化することが可能となり、低コスト化も可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下、図面を参照し、本発明の実施形態について説明する。
【００２４】
なお以下の図１では、直接メタノール型燃料電池（ＤＭＦＣ）を例に説明するが、エタノールやプロパノール等の液体を燃料とした燃料電池であっても良い。
【００２５】
図１には、燃料電池３の一般的な構成例を示す。燃料電池３は、燃料電池本体５、燃料電池制御部５２およびその他の補機で構成される。その他の補機には、燃料タンク１７、燃料ポンプＰ１、混合タンク１９、燃料供給路２７、循環ポンプＰ２、ブロワーＰ３、凝縮器３１、冷却風３７、ファン３５、水タンク２０および水ポンプＰ４等が含まれる。
【００２６】
燃料電池制御部５２は、燃料電池３の全体制御を行う。また燃料電池本体５は、メタノールを電気化学的酸化する触媒（メタノール酸化電極触媒）を有するアノード（燃料極）７と酸素を選択的に電気化学的還元する触媒（酸素還元電極触媒）を有するカソード（空気極）９との間に電解質膜１１を有する。燃料電池本体５は単セルとしても良いが、通常は必要な電圧を確保するため、単セルを直列接続したスタックが用いられる。
【００２７】
補機のうち、メタノールを貯蔵する燃料タンク１７は、燃料ポンプＰ１を介して混合タンク１９に接続されており、燃料ポンプＰ１の動作時に燃料タンク１７内のメタノールは、混合タンク１９に輸送される。
【００２８】
混合タンク１９には、燃料ポンプＰ１によって燃料タンク１７から供給されたメタノールと、燃料電池本体５から回収された水との混合液が入っている。混合タンク１９と燃料電池本体５とをつなぐ燃料供給路２７には循環ポンプＰ２が配置されており、このポンプは、混合タンク１９内のメタノール水溶液を燃料電池本体５のアノード側に供給する。またブロワーＰ３によって、燃料電池本体５のカソード側に空気が供給される。
【００２９】
メタノール水溶液と空気の供給された燃料電池本体５では、アノード７とカソード９との間に電力が生じるとともに、アノード側には二酸化炭素が発生し、カソード側には水が発生する。アノード側からの排気は、混合タンク１９で回収される。また燃料電池内部温度が高いため、カソード側で発生した水は、一部水蒸気になっているが、凝集器３１を通過する際に冷却され、水と空気に分離されて水タンク２０に戻される。尚、凝集器３１はファン３５で作られた冷却風３７で冷却される。水タンク２０で回収された水は、燃料タンク１７から混合タンク１９へ供給されたメタノールを希釈するために用いられ、その他不要な水は水蒸気として、二酸化炭素とともに混合タンク１９から排出される。
【００３０】
混合タンク１９内のメタノール水溶液の量が少なくなると、水ポンプＰ４が間欠動作して、水を水タンク２０から混合タンク１９に供給する。また発電によりメタノールが消費され濃度が薄くなると、燃料ポンプＰ１が間欠動作して、高濃度のメタノールが混合タンク１９内に供給される。
【００３１】
通常は、混合タンク１９内のメタノール濃度を測定するため、メタノール濃度センサーが利用される。
【００３２】
これに対して本発明では、混合タンク１９内のメタノール濃度制御を高額なメタノール濃度センサーを利用せずに行うことができることに特徴がある。
【００３３】
以下本発明の特徴について説明する。
【００３４】
本発明は、温度や負荷等の燃料電池出力特性に影響を及ぼす因子が一定の場合、燃料電池の出力電圧または出力電流（以下、これらをまとめて「燃料電池出力」ともいう）からアルコール濃度を予測することができることに着目したものである。すなわち本発明の燃料電池では、燃料電池出力および温度から、燃料中のアルコール濃度を算定し、この結果に基づいて、燃料ポンプＰ１および／または水ポンプＰ４を作動させ、混合タンク１９のアルコール濃度を制御する。
【００３５】
図２には、各温度でのアルコール濃度と燃料電池出力電圧の関係を、また図３には、燃料電池温度と出力電圧の関係を示す。この図より温度と出力電圧から、アルコール濃度を算定することができる。例えば、温度が６０℃で出力電圧が１４Ｖの場合、アルコール濃度は３%と推定できる。従って、タンク内のアルコール濃度を例えば３%に維持したい場合、温度一定の条件下で、出力電圧が１４Ｖとなるように、燃料電池制御部５２によって、図１の燃料ポンプＰ１および／または水ポンプＰ４を作動させて、燃料タンクからアルコールを補給する。さらに図４には、アルコール濃度と燃料電池出力電流との関係を示す。両者の間にも同様の関係が成立し、温度と出力電流から、アルコール濃度を算定することが可能となる。
【００３６】
このように、本発明の燃料電池システムでは、アルコール濃度センサーを設置しなくても、燃料電池出力と温度の関係からアルコール濃度の算定を行うことができる。
【００３７】
ここで、燃料電池を電子機器等の駆動源として使用することを考慮すると、電子機器の種類によっては、燃料電池出力から正確なアルコール濃度を把握することができない場合が想定される。例えば電子写真方式の画像形成装置では、定着ローラにおける熱定着時に瞬間的に大電力を消費する。またインクジェット方式の画像形成装置では、キャリッジの移動開始時、あるいは記録媒体の送り開始時に、電流が急激に増大する。このような場合には、燃料電池側の出力が変動してしまい、メタノール濃度を正確に求めることが難しくなる可能性がある。
【００３８】
しかし本発明では以下に示すように、燃料電池によって駆動される電子機器等の電力消費量が大きく変動する場合であっても、燃料電池出力を一定に保持し、アルコール濃度を正確に算定することができる。
【００３９】
図５には、負荷変動の激しい電子機器用の電源として利用した際にも、燃料電池出力を一定に保持する燃料電池システムの構成を示す。燃料電池システムには、温度センサーと定電流装置５４が設けられる。温度センサーは、燃料電池本体３に取り付けられ、温度センサーからの温度信号は、燃料電池制御部５２のＡ／Ｄ入力端子に入力される。燃料電池の出力電流は、定電流装置５４を経由し取り出されるため、電子機器側で消費する電流が著しく変化しても、燃料電池出力電流はこの影響を受けず、結果的に出力電圧は、スタックの温度とアルコール濃度で決まる一定値となる。従って前述の方法で、混合タンク１９のアルコール濃度を制御することが可能となる。
【００４０】
このように本発明の燃料電池システムでは、駆動される電子機器等の種類によらず、燃料電池出力を一定に保持し、アルコール濃度を正確に算定することができる。
【００４１】
従って、アルコール濃度センサーを設置しなくても、燃料電池システムからの安定な電力供給が可能となる。従って燃料電池システムを小型、軽量化することが可能となり、低コスト化も可能となる。
【００４２】
以下、上述の特徴的効果を発揮させることのできる燃料電池システムの実施例について説明する。
（第1の実施例）
図６には、燃料電池システム１００の第１の例を示す。燃料電池システム１００は外部機器の制御回路５０と接続される。また両者の間には、定電流装置５４と、蓄電装置５３と、DC-DCコンバータ５１とが設けられる。定電流装置５４は、燃料電池３の出力側から見て最上流側に設置され、DC-DCコンバータ５１はその下流側に定電流装置５４と直列に設置される。蓄電装置５３は、その出力電流が定電流装置５４側からの電流と合流して、DC-DCコンバータ５１の方に供給されるよう、燃料電池３と並列に設置される。ただし、定電流装置５４側からの出力電流が蓄電装置５３の方向に流れる場合もある(充電時)。定電流装置５４は、燃料電池３からの出力電流を一定に維持する役割を果たす。例えば外部機器が電子機器であって、その制御回路５０に大電流が必要となった場合には、蓄電装置５３から必要分の電流が供給される。このように定電流装置５４によって、燃料電池は外部機器側の大きな消費電力変動の影響を受けることはない。従って、燃料電池３の出力電圧は一定に維持され、この電圧値と測定温度から上述の手法により、混合タンク１９のアルコール濃度を算出することが可能となる。そして得られた算定値に基づいて燃料電池制御部５２によって、燃料ポンプＰ１および／または水ポンプＰ４が作動され、燃料タンク内のアルコール濃度は一定に維持されるため、燃料電池３を常時安定な出力で稼動させることが可能となる。
【００４３】
ただし、アルコール濃度を変えた場合、その変化が出力電圧や出力電流の変化として現れるまでに時間を要するので、出力電圧や出力電流が変化するまで補給を行うと、補給量がオーバーしてしまうので、例えば1分毎にアルコール濃度を算出し、少ないときは1ｃｃのアルコールを補給する等の工夫が必要である。
（第２の実施例）
第２の実施例を図７に示す。第1の実施例では、燃料電池３の出力電流を一定に維持するため、定電流装置５４が用いられる。一方この実施例では、燃料電池３の出力側から見て最上流側に設置される電流センサー５５、蓄電装置５３および蓄電装置５３と直列に設置された電流制御装置５６によって、同様の効果が発揮される。ここで電流センサー５５と蓄電装置５３の位置関係は、第１の実施例における定電流装置５４と、蓄電装置５３との位置関係と同様である。具体的には、電流センサー５５は、燃料電池３からの出力電流信号を電流制御装置５６に伝送する。電流制御装置５６は、この出力電流信号に基づいて、蓄電装置５３への充電電流を制御し、これにより燃料電池３の出力電流が一定に維持される。従って第１の実施例の場合と同様に、燃料電池３の出力電圧と測定温度から混合タンク１９のアルコール濃度を算出することが可能となる。
（第３の実施例）
第３の実施例を図８に示す。この実施例の基本構造は第２の実施例と同様であるが、電流制御装置５６と並列にダイオード５７が設置される。この配置では、ダイオード５７によって、蓄電装置５３からの電流を電流制御装置５６からバイパスさせることが可能であり、電圧制御回路５６による電流の抵抗ロスを低減させることができる。
（第４の実施例）
第４の実施例を図９に示す。第4の実施例の構成素子およびそれらの配置は、第2の実施例と同様である。しかしこの例では、電流制御装置５６は、燃料電池の出力を電圧信号として利用し、出力電圧が一定となるように、蓄電装置５３の充電電流を制御する。これにより、燃料電池３の出力電圧は一定に維持され、電流センサー５５からの電流信号と測定温度の関係から、混合タンク１９のアルコール濃度を算出することが可能となる。
（第５の実施例）
第５の実施例を図１０に示す。この実施例は、第４の実施例において、電流制御装置５６と並列にダイオード５７が設置される。これにより、蓄電装置５３からの電流を電流制御装置５６からバイパスさせ、電流制御装置５６による電流の抵抗ロスを低減させることができる。
（第６および第７の実施例）
燃料電池制御部５２からの制御信号によって、定電流装置54の動作を直接制御しても良い。例えば、通常、定電流装置５４内では電流のオンオフが繰り返されるが、アルコール濃度算定時以外のときは、定電流装置５４にこのような動作をさせずに、通電を常時継続させる。この場合も、定電流装置５４で生じる電力ロスを有意に抑制することができる。
【００４４】
第６の実施例を図１１に、第７の実施例を図１２に示す。第６の実施例は、図８の第３の実施例において、電流制御装置５６を一定期間だけ動作させる方式のものである。また第７の実施例は、図１０の第５の実施例において、電流制御装置５６を一定期間だけ動作させる方式のものである。すなわち、アルコール濃度算定時以外のときは、燃料電池制御部から制御解除信号が出力され、その間は電流制御装置５６はショートされる。これにより、電流制御装置５６で生じる電力ロスを有意に抑制することができる。
（第８の実施例）
第８の実施例を図１３に示す。この実施例は、第１の実施例とほぼ同様の構成となっている。ただし、本実施例では、定電流装置５４と並列にスイッチ６０が設けられる。従って、定電流装置５４を流れる電流は、必要に応じて、燃料電池制御部からの切替信号によってバイパスさせることができる。例えば、アルコール濃度算定時以外のときは、燃料電池制御部５２から切替信号が出力され、その間は定電流装置５４はバイパスされる。これにより、定電流装置５４で生じる電力ロスを有意に抑制することができる。
【００４５】
なお本発明は、以上の実施例に限定されるものではなく、本発明では、燃料電池側の出力が一定となるシステムであれば、電子機器との間はいかなる素子で構成としても良いことに留意する必要がある。
【００４６】
以下このような燃料電池システムを備える電子機器の一態様を説明する。
【００４７】
図１４は、本発明の燃料電池システムを電源とするインクジェットプリンターの概観斜視図である。このインクジェットプリンターは、燃料電池システムと、その燃料電池システムから電力の供給をうけて動作するプリンター部分で構成される。
【００４８】
次に、図１５を用いてプリンター部分の内部構造を説明する。図１５には、ラインフィードモータ２０１と、押さえ部材２０２と、ワイヤ２０３と、ＨＰ（ポジション）センサー２０４と、記録ヘッドカートリッジ２０５と、キャリッジ２０６と、ケーブル２０７と、キャリッジモータ２０８と、記録用紙２０９と、プラテンローラ２１０と、シャフト２１１とが示されている。
【００４９】
記録ヘッドカートリッジ２０５は、記録ヘッドＩＪＨとインク供給源たるインクタンクとを一体としたものである。この記録ヘッドカートリッジ２０５は、押さえ部材２０２によりキャリッジ２０６の上に固定されており、これらはシャフト２１１にそって長手方向に往復運動可能となっている。
【００５０】
記録ヘッドＩＪＨより吐出されたインク滴は、記録ヘッドＩＪＨと微小間隔をおいて、プラテンローラ２１０に記録面を規制された記録用紙２０９に到達し、画像を形成する。記録ヘッドＩＪＨにはケーブル２０７及びこれに結合する端子を介して適宜のデータ供給源より画像データに応じた記録タイミングパルスが供給される。
【００５１】
記録ヘッドカートリッジ２０５は、用いるインク色等に応じて、１ないし複数個（図示例では２個）を設けることができる。キャリッジモータ２０８はキャリッジ２０６をシャフト２１１に沿って走査させるためのものである。ワイヤ２０３はモータ２０８の駆動力をキャリッジ２０６に伝達するためのものである。また、ラインフィードモータ２０１はプラテンローラ２１０に結合して記録用紙２０９を搬送させるためのものである。ＨＰセンサー２０４はキャリッジ２０６の位置を検出するものである。
【００５２】
次に図１６を用いて、本実施の形態のインクジェットプリンターの記録制御を実行するためのプリンター制御回路５０と燃料電池システム１００について説明する。
【００５３】
図１６に示される燃料電池システム１００は、インクジェットプリンターの記録動作を行うのに必要な電力を供給するもので、燃料電池とＤＣ−ＤＣコンバータからなるものである。また、制御手段に対応する制御回路５０は、ＣＰＵ１０１と、ＲＯＭ１０２と、ＲＡＭ１０３と、データ受信部１０４と、ＤＭＡ／ＲＡＭコントローラ１０５と、不揮発性メモリ１０６と、ヘッドドライバ１０７と、ヘッドコントローラ１０８と、タイミング制御部１１２と、ラインフィードドライバ１１３と、インク流量検出部１１４と、ラインフィードモータ２０１と、キャリッジモータ２０８と、記録ヘッドＩＪＨとで構成される。
【００５４】
ＣＰＵ１０１は、このインクジェットプリンターの動作制御及びデータ処理を実行するためのものである。ＲＯＭ１０２はＣＰＵ１０１の制御プログラムやフォント処理のための各種データを格納するものである。ＲＡＭ１０３は受信した画像データを含め各種データを一時格納するものである。データ受信部１０４はホストコンピュータ等の外部機器から送られてくる画像データを取り込むためのものである。
【００５５】
ＤＭＡ／ＲＡＭコントローラ１０５はデータ受信部１０４で受信した画像データをＲＡＭ１０３へＤＭＡ転送したり、ＣＰＵ１０１からＲＡＭ１０３へのアクセスを制御するものである。また不揮発性メモリ１０６はプリンター固有のパラメータを格納するものであり、例えばＥＥＰＲＯＭ等が挙げられる。ヘッドドライバ１０７は記録ヘッドＩＪＨを駆動するものである。ヘッドコントローラ１０８はＣＰＵ１０１からの制御によりヘッドドライバ１０７への画像データの転送とヒートパルス信号を発生するものである。
【００５６】
キャリッジモータドライバ１１０とキャリッジモータ２０８及びタイミング制御部１１２は、ＣＰＵ１０１から供給される制御信号とエンコーダ等による記録タイミングパルスによって記録ヘッドＩＪＨの移動を行う制御系である。この記録ヘッドＩＪＨが移動する方向は主走査方向と呼ばれる。ラインフィードモータドライバ１１３とラインフィードモータ２０１は、ＣＰＵ１０１から供給される制御信号によって記録用紙２０９等の記録媒体の搬送を行う制御系である。この記録媒体が搬送される方向は副走査方向と呼ばれる。
【００５７】
インク流量検出部１１４は、記録ヘッドＩＪＨに送られた記録信号から、所定時間内において記録のために吐出されたインク滴（ドット）の数をカウントし、インクタンクから記録ヘッドＩＪＨに供給されるインクの流量を検出する制御回路である。
【００５８】
以上説明した図１６を用いて本実施形態のインクジェットプリンターが実行する基本的な記録制御について説明する。
【００５９】
まず、データ受信部１０４によってホストコンピュータより入力された画像データは、ＤＭＡ／ＲＡＭコントローラ１０５を介してＲＡＭ１０３に一時格納される。ＣＰＵ１０１は、ＲＯＭ１０２に格納された制御プログラムを実行して受信コマンド、画像データ、文字コードの解析を行う。その後、入力された画像データは、ＣＰＵ１０１により記録データに変換され、順次、ＲＡＭ１０３に格納される。受信コマンドには記録制御情報が含まれ、この記録制御情報に応じた記録パス数により記録が行われる。
【００６０】
１ライン分の記録データの展開が終了するか、もしくは、受信コマンドの一つである記録命令をホストコンピュータから入力された時点で、キャリッジモータドライバ１１０によりキャリッジモータ２０８が駆動される。そして、タイミング制御部１１２から出力される記録タイミングパルスに同期して、ＲＡＭ１０３に格納されている記録データがＤＭＡ／ＲＡＭコントローラ１０５及びヘッドコントローラ１０８を介してヘッドドライバ１０７に転送される。そして、ヘッドコントローラ１０８からヒートパルス信号がヘッドドライバ１０７に送られて記録ヘッドＩＪＨからインク滴が吐出される。
【００６１】
１ライン分の記録が終了するとラインフィードモータ２０１が駆動されて改行が行われ、１連の手順が終了する。このような手順が記録用紙２０９の１ページに渡って繰り返して行われることにより、１ページ分の記録動作が完了する。
【００６２】
以上のような制御により、発生し得る吐出量を越えない限りは、少ない走査回数の記録モードで記録を行うこととなり、実質的な記録速度が速くなるという効果がある。
【００６３】
なお、上記の例では、電子機器としてインクジェットプリンターを用いて説明したが、電子機器は、電子写真方式の画像形成装置やその他の電子機器であっても良い。
【００６４】
以上説明したように、本発明では、燃料電池本体の出力電圧または出力電流と温度から燃料アルコール濃度を予測する。従って本発明による燃料電池システムは、高価なアルコール濃度センサーを設置しなくても、安定な出力を行うことが可能となる。また燃料電池側からの出力が一定となるようにシステムを構成したため、本燃料電池システムは、プリンター等のような、負荷変動の激しい機器の電力供給源(電源ユニット)に使用しても、同様に安定な出力が可能となる。従って燃料電池システムを小型、軽量化することが可能となり、さらに低コスト化も可能となる。 
【産業上の利用可能性】
【００６５】
本発明は、アルコールを燃料とする燃料電池を有する電子機器全般に利用できる。
【図面の簡単な説明】
【００６６】
【図１】燃料電池の一般的な構成を示す図である。
【図２】各温度でのアルコール濃度と燃料電池出力電圧の関係を示す図である。
【図３】燃料電池温度と出力電圧の関係を示す図である。
【図４】各温度でのアルコール濃度と燃料電池出力電流の関係を示す図である。
【図５】燃料電池の制御動作の例を示す図である。
【図６】本発明の燃料電池システムと外部機器制御回路の関係を示す図である。
【図７】本発明の燃料電池システムと外部機器制御回路の第２の関係を示す図である。
【図８】本発明の燃料電池システムと外部機器制御回路の第３の関係を示す図である。
【図９】本発明の燃料電池システムと外部機器制御回路の第４の関係を示す図である。
【図１０】本発明の燃料電池システムと外部機器制御回路の第５の関係を示す図である。
【図１１】本発明の燃料電池システムと外部機器制御回路の第６の関係を示す図である。
【図１２】本発明の燃料電池システムと外部機器制御回路の第７の関係を示す図である。
【図１３】本発明の燃料電池システムと外部機器制御回路の第８の関係を示す図である。
【図１４】インクジェットプリンターの概観斜視図である。
【図１５】プリンター部分の内部構造図である。
【図１６】インクジェットプリンターの制御回路を示す図である。
【符号の説明】
【００６７】
３  燃料電池
５  燃料電池本体
７  アノード
９  カソード
１７  燃料タンク
１９  混合タンク
２０  水タンク
２７  燃料供給路
３１  凝縮器
３５  ファン
３７  冷却風
５０  電子機器制御回路
５１  ＤＣ−ＤＣコンバータ
５２  燃料電池制御部
５３  蓄電装置
５４  定電流装置
５６  電流制御装置
５７  ダイオード
６０  スイッチ
１００  燃料電池システム
１０１  ＣＰＵ
１０２  ＲＯＭ
１０３  ＲＡＭ
１０４  データ受信部
１０５  ＲＡＭ／ＤＭＡコントローラ
１０６  不揮発性メモリ
１０７  ヘッドドライバ
１０８  ヘッドコントローラ
１１０  キャリッジモータドライバ
１１２  タイミング制御部
１１３  ラインフィードドライバ
１１４  インク流量検出部
ＩＪＨ  記録ヘッド
Ｐ１  燃料ポンプ
Ｐ２  循環ポンプ
Ｐ３  ブロワー
Ｐ４  水ポンプ。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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